经典面试题-死锁

目录

1.什么是死锁？

2.形成死锁的四个必要条件

3.死锁的三种情况

   第一种情况：

    举例：

     举例：

第二种情况：两个线程 两把锁

     举例：

第三种情况：N个线程 M把锁

哲学家进餐问题

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1.什么是死锁？

        死锁是指在并发系统中，两个或多个进程（或线程）互相等待对方所占有的资源而无法继续执行的情况。这种情况下，每个进程都在等待其他进程释放资源，导致所有进程都无法向前推进。

2.形成死锁的四个必要条件

         1.互斥使用，获取锁的过程是互斥的。一个线程拿到了一把锁，另一个线程也想获取这把锁，就需要阻塞等待。

        2.不可抢占。一个线程拿到了锁之后，只能主动解锁，不能让别的线程强行把锁抢走。

        3.请求保持。一个线程拿到了锁A之后，在持有A的前提下，尝试获取B。

         4.循环等待：存在一个进程链，每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。

3.死锁的三种情况

   第一种情况：

如果锁是不可进重入锁，并且一个线程对这把锁加锁了两次，那么它就会出现死锁的情况。

如果不是不可进重入锁。会出现下面的情况

    举例：

package 多线程;
//死锁
public class ThreadDemo15 {
    public static void main(String[] args) {
        Object locker =new Object();
        Thread t = new Thread(()-> {
            synchronized (locker) {
                synchronized (locker) {//当前由于事同一个线程，此时锁对象，就知道第二次加锁的线程，就是持有锁的线程。第二次操作会直接放行。
                    System.out.println("hello");
                }
            }//在这里解锁
        });
        t.start();
    }
}

它就会打印一个hello。 

 如果是不可重进入锁

     举例：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class DeadlockExample {
    private static Lock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            System.out.println("Thread is holding the lock");

            // 尝试再次获取锁，会导致死锁
            lock.lock(); 

            System.out.println("This line will not be reached");
            lock.unlock();
        });

        thread.start();
    }
}

他就不会输出东西。

第二种情况：两个线程 两把锁

线程1 获取到 锁A

线程2 获取到 锁B

接下来，1 尝试获取B，2尝试获取A ，就会出现死锁。

一旦出现死锁，线程就会被卡住无法继续工作。

     举例：

package 多线程;
//死锁
public class ThreadDemo16 {
    public static void main(String[] args) {
        Object A = new Object();
        Object B = new Object();
        Thread t1 = new Thread(()->{
            synchronized (A){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //A尝试获取B，并没有释放A
                synchronized (B){
                    System.out.println("t1 拿到了B");
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
            synchronized (B){//约定加锁顺序，
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (A){
                    System.out.println("t2 拿到了A");
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

当我们输出结果就会发现它一直没有输出任何东西。 当t1线程持有A的锁资源时，它尝试获取B，而同时t2线程持有B的锁资源，它尝试获取A，这样两个线程相互等待对方的锁资源，导致死锁的情况发生。

         如何去解决这个问题呢，关键就在于死锁形成的四个必要条件，只要我们可以打破这四个必要条件，就不会形成死锁。这个题，我们约定好加锁的顺序的话，就不会出现死锁。

package 多线程;
//死锁
public class ThreadDemo16 {
    public static void main(String[] args) {
        Object A = new Object();
        Object B = new Object();
        Thread t1 = new Thread(()->{
            synchronized (A){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //A尝试获取B，并没有释放A
                synchronized (B){
                    System.out.println("t1 拿到了B");
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
            synchronized (A){//约定加锁顺序，
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (B){
                    System.out.println("t2 拿到了A");
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

        当t1线程获取到A对象的锁资源后，它会尝试获取B对象的锁资源，但是此时B对象已经被t2线程锁住了，因此t1线程会进入等待状态。当t2线程获取到B对象的锁资源后，它会尝试获取A对象的锁资源，此时A对象没有被锁住，因此t2线程可以获取到A对象的锁资源，执行完成后释放锁资源，然后t1线程才能继续执行，获取B对象的锁资源，避免了死锁的发生。 

 

第三种情况：N个线程 M把锁

哲学家进餐问题

        描述了五位哲学家围坐在一张圆桌旁，每个人面前都有一碗米饭和一只筷子。这些哲学家只能用左手和右手各拿一只筷子进食。问题是，如何安排他们的动作，使得每个哲学家都能进餐？

问题分析 ：

       由问题描述我们可以知道，一共有五个哲学家，也就是五个进程；五只筷子，也就是五个临界资源；因为哲学家想要进餐，必须要同时获得左边和右边的筷子，这就是要同时进入两个临界区（使用临界资源），才可以进餐。

 问题解决：

1. 一次只允许两个哲学家进餐，并且要求他们都拿到右手边的筷子后才能开始进食。
2. 引入一个仲裁者，即一个额外的实体负责协调哲学家的动作，以避免死锁的发生。
3. 使用资源分配算法，例如Dijkstra的银行家算法，来确保每个哲学家都能有足够的资源进餐。

 

    希望大家多多支持！